无线ad hoc网络是一种由若干无线通信设备临时自由组合形成的一种无线分组网络,它不需固定通信设施的支持,网络节点可自由移动,它们既是通信终端,又是路由器。无线ad hoc网络能随着节点的加入、离开、移动进行自组织、自管理。尽管人们提出无线ad hoc网络的最初目的是为了满足军事通信的需要,但随着研究的深入,人们发现无线ad hoc网络也可广泛应用于诸如紧急搜救、临时会议会场、无线家庭网络等民用通信领域。目前,无线ad hoc网络技术已成为一个新的研究热点。在无线ad hoc网络中,无线信道由多节点共享,协调节点访问信道的介质访问控制(MAC)机制是无线ad hoc网络的关键技术之一,它不仅关系到能否充分利用无线信道资源、实现节点对无线信道的公平竞争,同时影响网络层和传输层协议的性能,也是无线ad hoc网络支持服务质量(QoS)的关键。然而,无线ad hoc网络自身的特点(如分布式、存在隐终端/显终端问题、网络拓扑频繁变化等)使得研究高效、公平、支持QoS的MAC机制面临很大的挑战性,已成为无线ad hoc网络的一个研究难点。本论文较深入系统的研究了上述问题,并取得了一些创新性的研究成果,主要内容包括:本文第一章给出了无线ad hoc的基本概念、特点以及应用前景,对无线ad hoc网络的路由协议、网络安全等关键技术及其研究现状作了概括介绍,重点分析了无线ad hoc网络的MAC机制的研究现状、已有的研究成果以及急待解决的问题。本文第二章对IEEE802.11 DCF的性能进行了分析与改进,首先引入了对IEEE802.11 DCF进行分析时采用的Markov模型,然后重点对IEEE802.11 DCF的时隙选择概率分布以及饱和吞吐量作了定量分析,证明了IEEE802.11 DCF的时隙选择概率分布的不均匀性,进一步分别给出了改进IEEE802.11 DCF的时隙选择概率分布的均匀性、最大化IEEE802.11 DCF饱和吞吐量的算法,通过仿真分析,验证了相应改进算法的有效性。本文第三章重点研究无线ad hoc网络中公平性的MAC机制。首先,我们对无线ad hoc网络中TCP流的稳定性作了深入的仿真分析,找到了造成TCP流不稳定性的主要原因:MAC机制的不公平性、路由协议耗时的路由重建,其中最根本的原因是MAC机制的不公平性。给出了改进TCP流的稳定性的MAC改进算法和路由协议改进算法。然后,建立了分析IEEE802.11 DCF公平性的性能模型,并对IEEE802.11 DCF的公平性作了理论分析,给出了改进其公平性的竞争<WP=8>窗口调整算法。最后,结合无线ad hoc网络的多跳性和网络拓扑动态变化的特点,定义了MAC协议公平性、网络容量利用率两个性能参数,进一步给出了一种新的能在竞争节点间公平共享无线信道并充分利用网络容量的MAC协议(FMAC),并分析了FMAC的性能。本文第四章重点研究无线ad hoc网络中提供服务质量保证的MAC机制。本章在分析PRMA的基础上,给出了一种新的支持资源预留的无线ad hoc网络MAC机制——D-PRMA,D-PRMA的主要特点是分布式的,这适合无线ad hoc网络无中心的特点,此外,D-PRMA具有很短的碰撞持续时间,支持不同速率的实时业务,避免了对分组的分片和重组。通过仿真,进一步验证了D-PRMA的性能。最后,本文第五章总结全文,给出了进一步的研究工作。